分光光度法測液相反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)
發(fā)布日期：2017-08-14 點擊次數(shù)：
一、實驗?zāi)康?/b>
1.利用分光光度計測定低濃度下鐵離子與硫氰酸根離子生成硫氰合鐵離子的平衡常數(shù)。
2.通過實驗了解 與反應(yīng)物起始濃度無關(guān)。
3.掌握分光光度計的正確使用方法。
二、實驗原理
Fe3+離子與SCN-離子在溶液中可生成一系列的絡(luò)離子，并共存于同一個平衡體系中。當(dāng)SCN-離子的濃度增加時，F(xiàn)e3+離子與SCN-離子生成的絡(luò)合物的組成發(fā)生如下的改變：
而這些不同的絡(luò)離子顏色也不同。由圖可知，當(dāng)Fe3+離子與濃度很低的SCN-離子(一般應(yīng)小于5×10-3mol·dm-3)時，只進行如下反應(yīng)：
即反應(yīng)被控制在僅僅生成最簡單的Fe(SCN)2+絡(luò)離子。其標準平衡常數(shù)
根據(jù)朗伯-比爾定律，吸光度與溶液中Fe(SCN)2+絡(luò)離子濃度成正比。
（A為吸光度，K為常數(shù)， L為液層厚度）。借助于分光光度計測定溶液的吸光度，可計算出平衡時Fe(SCN)2+絡(luò)離子的濃度以及Fe3+離子和SCN-離子的濃度，從而求出該反應(yīng)的平衡常數(shù) 。
由于:
(1) Fe3+離子在水溶液中存在下列水解平衡
達平衡時
與酸度有關(guān)。依此，各實驗溶液的pH值必須相同。
（2）溶液中離子反應(yīng)的平衡常數(shù)受離子強度影響較大。依此，各被測溶液的離子強度 必須保持一致。
（3）Cl-、PO3-4等多種陰離子可與Fe3+離子絡(luò)合，降低Fe(SCN)2+絡(luò)離子濃度、減弱溶液顏色、甚至完全消失。依此，實驗中必須設(shè)法避免Cl-、PO3-4等陰離子的參與。
三、儀器與藥品
1.儀器
分光光度計1臺(帶自制恒溫夾套); 超級恒溫槽1臺; 50mL容量瓶4只; 移液管10mL 支、25mL 2支。
2.藥品(A.R)
1×10-3mol·dm-3NH4SCN(需準確標定)；0.1mol·dm-3FeNH4(SO4)2(需準確標定Fe3+濃度，并加HNO3使溶液的H+濃度為0.1mol·dm-3)；1mol·dm-3HNO3；1mol·dm-3KNO3。
四、操作步驟
1.將恒溫夾套與恒溫槽連接后放入分光光度計的暗合中。將恒溫水調(diào)到（ ）℃。
2. 取四個50mL容量瓶，編成1#，2#，3#，4#。配制離子強度為0.7，氫離子濃度為0.15mol·dm-3，SCN-離子濃度為2×10-4mol·dm-3，F(xiàn)e3+離子濃度分別為5×10-2mol·dm-3、1×10-2mol·dm-3、5×10-3mol·dm-3、2×10-3mol·dm-3的四種溶液，先計算出所需的標準溶液量，填寫下表：
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容量瓶
編 號
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1#
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10
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25
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5
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5
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2#
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10
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5
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7
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23
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3#
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10
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2.5
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7.25
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25.24
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4#
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10
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1.0
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7.40
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26.59
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根據(jù)計算結(jié)果，配制四種溶液，置于恒溫槽中恒溫。
3. 用分光光度計測量樣品溶液的的吸光度
（1）打開電源開關(guān)預(yù)熱20min，調(diào)節(jié)工作波長為460nm
（2）調(diào)節(jié)”MODE”鍵使儀器呈“透射比T”方式，將擋光體插入比色器架、調(diào)節(jié)“%T” 鍵使儀器透光率為零；取出擋光體，調(diào)節(jié)“100%T”鍵使儀器透光率100.00。
（3）調(diào)節(jié)“MODE”鍵使儀器呈“吸光度A”方式，用蒸餾水調(diào)“吸光度OA”鍵使儀器吸光度為零。
（4）取少量恒溫的1# 溶液洗比色皿二次，并把其注入（80%）比色皿中、置于夾套中恒溫5min，然后準確測量溶液的吸光度。更換溶液測定三次，取其平均值；用同樣的方法測量2#，3#，4#號溶液的吸光度。
五、數(shù)據(jù)記錄和處理
將測得的數(shù)據(jù)，填于下表，并計算出平衡常數(shù) 值。
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容量瓶編號
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[Fe3+]0
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[SCN-]0
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吸光度
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吸光度比
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[Fe(SCN)2+]
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[Fe3+]
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[SCN-]
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1#
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-
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2#
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3#
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4#
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(表中濃度單位：mol·dm-3)。
按 Fe3+ + SCN- = Fe(SCN)2+
0
對1# 容量瓶Fe3+離子與SCN-離子反應(yīng)達平衡時，可認為SCN-離子全部消耗，此平衡時硫氰合鐵離子的濃度［Fe(SCN)2+］等于開始時硫氰酸根離子的濃度：
［
以1# 溶液的吸光度為基準，則對應(yīng)于2#，3#，4# 溶液的吸光度可求出各吸光度比，而2#，3#，4#各溶液中［Fe(SCN)2+］、［Fe3+］、［SCN-］可分別按下式求得：
[FeSCN2+] = 吸光度比·[FeSCN2+]1#） = 吸光度比·[SCN-]0
［Fe3+］ =［Fe3+］0 -［Fe(SCN)2+］
［SCN-］ =［SCN-］0 -［FeSCN2+］
六、注意事項
1.使用分光光度計時，先接通電源，預(yù)熱20min。為了延長光電管的壽命，在不測定數(shù)值時，應(yīng)打開暗盒蓋。
2.使用比色皿時，應(yīng)注意溶液不要裝得太滿，溶液約為80%即可。并注意比色皿上白色箭頭的方向，指向光路方向。
3.溫度影響反應(yīng)平衡常數(shù)，實驗時體系應(yīng)始終恒溫。
4.實驗用水最好是二次蒸餾水。
【思考題】
1.如果Fe3+、SCN-離子濃度較大時則不能按公式
計算 值，為什么?
2. 為什么可用
[FeSCN2+] = 吸光度比· 來計算[Fe(SCN)2+] ?
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